这是三大几何难题之一。它的意思是:利用圆规和直尺把一个已知圆变成一个等面积的正方形。这就好比是食品厂原来制作圆形的生日蛋糕,现在为了节约包装盒并且运输方便,改成方形蛋糕,但是蛋糕的分量一点不少,如何用纯几何的方法求方蛋糕的边长?
据说,这个问题是古希腊的学者安拉克萨哥拉(约公元前五世纪)在监狱中冥思苦想的问题。
看起来是很简单的问题,这也就使许许多多的数学爱好者跃跃欲试,企盼着解此难题而一鸣惊人。
世上不乏高手,就有这么一位学者提出了一种解答方法,是这样的:
在已知O圆上,过圆心O作一个与直径AB成30°的角,交OB的切线MN于C点。这是可以通过圆规、直尺实现的。然后,以C为端点,用圆规截圆半径的长度,截3次,使CD=3r,其中r为O圆的半径。这时根据勾股定理,可求得AD的长度为:
AD=≈πr
接下来,在AD的延长线上截DG=r,再以AG为直径作一半圆。由D点作AG的垂线DH.交半圆的圆周于H这时可以求得DH2=AD·DG=πr·r=πr2,所以DH=。由此用DH作为正方形的边长,正方形的面积正好为πr2,等于已知圆的面积。
看来,“化圆为方”的问题已经解决了。但是,细细推敲,毛病出在AD的长度是不是等于πr,实际上AD的长度所求出的π是近似值,单凭这一点,就没有符合原题的要求。尽管这种近似作图在现实生活中还有实用价值,甚至生日蛋糕也可用这种办法来变换。但是从理论上、从严密的逻辑推理上仍然没有解决。这是为什么?主要是圆的面积与π有关,而π是一个超越数,无法用代数或几何的方法求得。也许等到超越数被我们更了解的时候,这个问题会有新的进展。